謝桂勉,楊培新,李海彬,沙楚文,李江霞,劉碧蕓
(揭陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東揭陽 522000)
食品及其包裝材料中雙酚A的檢測研究進展
謝桂勉,楊培新,李海彬,沙楚文,李江霞,劉碧蕓
(揭陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東揭陽 522000)
雙酚A(BPA)是世界上使用最廣泛的一類有機化工原料之一,人們幾乎每天都在接觸和使用該化合物及其制品。由于其具有類雌激素特性,引起人們對其影響身體健康可能性的關(guān)注,特別是食品及食品包裝材料中雙酚A的危害成為爭論的焦點。本文綜述了雙酚A的殘留現(xiàn)狀,以及食品及其包裝材料中雙酚A檢測方法的研究進展,著重介紹了液相色譜法、氣相色譜法、免疫分析法、光譜分析法、電化學(xué)分析法、傳感器法等檢測方法的應(yīng)用情況,并對檢測方法的發(fā)展進行了展望。
雙酚A,檢測,綜述
雙酚A(bisphenol A,BPA)是重要的有機化工原料,主要用于生產(chǎn)聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂、聚砜樹脂等多種高分子材料。聚碳酸酯是一種透明的硬塑料,常用于制造嬰兒奶瓶的瓶體,而環(huán)氧樹脂則常被用作嬰兒奶粉罐、飲料紙盒、食品罐頭的襯里。近年研究發(fā)現(xiàn),BPA可能導(dǎo)致人類心臟、肝臟等多種疾病,尤其是嬰兒奶瓶等器皿釋放的BPA,可能導(dǎo)致嬰兒荷爾蒙分泌異常和腦部發(fā)育障礙。動物實驗也顯示,BPA與猴子大腦功能失常和情緒紊亂有關(guān),還可能與乳腺、前列腺及生殖系統(tǒng)疾病有關(guān),甚至?xí)T發(fā)某些癌癥。這些研究結(jié)果引起人們充分的重視,根據(jù)歐盟新規(guī)定,成員國將從2011年3月1日起禁止使用含雙酚A塑料生產(chǎn)嬰兒奶瓶,并從2011年6月1日起禁止進口此類塑料嬰兒奶瓶。BPA的危害報道自然應(yīng)引起社會各界的關(guān)注,特別是嬰幼兒食品、食品容器以及包裝材料等的潛在危害更應(yīng)引起重視。建立科學(xué)的檢測方法是危害物監(jiān)管的基礎(chǔ)和必要手段,對指導(dǎo)BPA的合理使用和提倡人們健康的生活方式具有重要的意義。
由于雙酚A的優(yōu)良性能,工業(yè)上廣泛應(yīng)用,產(chǎn)品遍布世界各個角落,包括嬰兒奶瓶、太空杯、飲料瓶、餐具、吸管、罐頭及紙盒襯里等。這些食品的容器或包裝材料在一定條件下可將雙酚A帶入食品中。有研究表明,熱水[1]、洗滌劑[2]及牛奶中的胺類物質(zhì)[3]都容易促使雙酚A溶出。
動物實驗表明雙酚A是一種類雌激素,可影響動物體內(nèi)正常的激素水平[4],導(dǎo)致動物正常新陳代謝障礙[5],甚至產(chǎn)生雌性早熟、精子數(shù)減少、前列腺增長等危害作用。此外,BPA還具有一定的胚胎毒性和致畸性,可明顯增加動物乳腺癌[6]、卵巢癌、前列腺癌等的發(fā)生幾率。近幾年來,含雙酚A嬰兒奶瓶的安全性成為人們關(guān)注的焦點。V?lkel等[7]對德國嬰兒體內(nèi)BPA的含量進行了評估。發(fā)現(xiàn)采用奶瓶喂養(yǎng),個體樣本中BPA的含量幾乎是平均水平的2倍。加拿大衛(wèi)生部2010年8月發(fā)布的一份關(guān)于加拿大人的尿液研究報告稱,平均每10人中有9個以上的人體內(nèi)含有BPA,其中年齡為6歲的加拿大兒童,尿液中含有BPA占79%~91%。
2010年以來,歐美各國紛紛擬出臺相關(guān)法律法規(guī)禁止雙酚A在嬰兒奶瓶中的使用。加拿大、丹麥、法國、澳大利亞、新西蘭、美國各州均已立法,禁止和限制雙酚A的使用。我國雖未立法禁止雙酚A的使用,但一些數(shù)據(jù)顯示,雙酚A的進口和應(yīng)用已有所減少。
2.1 液相色譜法
液相色譜是目前食品及其包裝材料中雙酚A檢測的常用方法,具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、可準(zhǔn)確定性定量檢測的特點。根據(jù)檢測系統(tǒng)的差別,可分為:液相色譜-紫外檢測法(HPLC-UV),液相色譜-熒光檢測法(HPLC-FL),液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(HPLCMS),液相色譜-電化學(xué)檢測法(HPLC-ED)等。
HPLC-UV檢測法是最普通的液相色譜法,檢測靈敏度較高。Watabe等[8]設(shè)計了一種簡易的HPLCUV法用于檢測純凈水和環(huán)境水中BPA的含量。檢測范圍為2~70ng/L,檢測限為0.36ng/L。Wu等[9]建立了一種檢測塑料桶裝飲用水中BPA含量的HPLC-UV法。采用基于尼龍6納米纖維膜的固相萃取技術(shù)對樣品進行預(yù)處理,并探討和優(yōu)化了洗脫劑及其體積和流速、樣品體積和pH等因素。在優(yōu)化條件下,檢測限達到150ng/L,變異系數(shù)小于4.5%。同時,對6種不同品牌的桶裝飲用水進行添加回收實驗表明,在1.0μg/L添加水平,回收率達到95.0%。
HPLC-FL檢測法應(yīng)用于BPA,特別是罐頭食品中BPA的檢測報道較多[10-11]。Braunrath等[12]結(jié)合免疫親和層析樣品前處理技術(shù),建立了一種簡易的檢測飲料、水果、蔬菜罐頭食品中雙酚A的HPLC-FL方法,對飲料罐頭的檢出限為0.1ng/mL,對蔬果罐頭的檢出限為4.3ng/g。肖晶等[13]建立了罐裝食品中雙酚A、壬基酚、辛基酚等類雌激素的高壓液相色譜法,其中蔬菜類罐裝食品和方便面中BPA的檢出限為0.5μg/kg,魚、肉類罐裝食品中BPA的檢出限為1μg/kg,都具有較高的靈敏度和選擇性。
HPLC-MS檢測法包括單級質(zhì)譜和多級質(zhì)譜聯(lián)用法,具有靈敏度高、容易定性定量檢測的特點。Shao等[14]建立了同時檢測飲料中烷基酚和雙酚A的HPLCMS/MS方法。方法的回收率為76.7%~96.9%,變異系數(shù)小于10%,其中礦泉水中BPA的檢出限為0.2ng/L,碳酸飲料中BPA的檢出限為8.0ng/L。另外,Shao等[15]也建立了同時檢測肉類中壬基酚、辛基酚和雙酚A的HPLC-MS/MS方法。采用加速溶劑萃取和固相萃取樣品預(yù)處理技術(shù),電噴霧離子源多級質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進行檢測。其中BPA的檢出限為1.0μg/kg,不同添加水平的回收率為91.5%~99.9%。Ferrer等[16]對嬰兒配方奶粉和脫脂奶粉中雙酚A、辛基酚和壬基酚的檢測方法進行了研究,建立了同時檢測3種酚類物質(zhì)的HPLCMS/MS方法。
2.2 氣相色譜法
氣相色譜法在檢測雙酚A中的應(yīng)用時一般需要對雙酚A進行衍生化,并采用質(zhì)譜作為檢測器,以提高檢測的靈敏度。Kuo等[17]報道了一種可靠、靈敏的柱前衍生GC-MS法用于同時檢測嬰幼兒奶粉中雙酚A和兩種主要的植物雌激素:大豆黃酮和染料木黃酮。奶粉樣品溶于水后先超離心,取上清液用C18固相萃取柱處理,用N,O-雙(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA)衍生化,再用GC-MS分析。該方法檢測雙酚A的線性范圍為45~113ng/g,檢測限為1.0ng/g。杜會芳等[18]建立了一種蔬菜中內(nèi)分泌干擾物壬基酚和雙酚A的GC-MS檢測方法。蔬菜樣品粉碎后,超聲波振蕩提取,BOND ELUT CH固相萃取小柱凈化,二氯甲烷洗脫,無水硫酸鈉脫水后用BSTFA衍生,GC-MS測定。該方法的檢測范圍為10~500μg/L,平均加標(biāo)回收率為85.0%~105.1%,其中雙酚A的檢出限為0.02μg/kg。
2.3 免疫分析法
免疫分析法是一種基于抗原和抗體特異性反應(yīng)而進行定性、定量快速檢測的方法。根據(jù)檢測手段的差異可分為酶聯(lián)免疫吸附實驗分析法(ELISA)、膠體金免疫分析法(GICA)、熒光偏振免疫分析法(FPIA)、時間分辨免疫分析法(TRFIA)等。
免疫分析法的關(guān)鍵是制備高質(zhì)量的抗體。Feng[19]等利用曼尼希反應(yīng)和碳二亞胺法成功制備了抗BPA免疫抗原BPA-cBSA和BHPVA-BSA,半抗原分子與載體蛋白的偶聯(lián)比分別為8∶1和5∶1。石春紅等[20]采用BPA半抗原(BPAH)和雙酚(DPA)分別與牛血清蛋白(BSA)偶聯(lián)制備免疫抗原,并免疫新西蘭白兔獲得抗血清,成功制備了高效價抗BPA多克隆抗體。
目前,免疫分析法研究比較多的是ELISA法,已有不少成功使用該方法檢測雙酚A的報道。Lindholst等[21]利用直接雙抗夾心ELISA方法,研究了虹鱒魚暴露于BPA下的雌激素樣反應(yīng),結(jié)果表明,虹鱒魚暴露于500μg/L BPA環(huán)境中可顯著誘導(dǎo)卵黃蛋白原的合成。Kim等[22]選用具有雙酚結(jié)構(gòu)及長碳鏈的雙酚酸作為半抗原,偶聯(lián)BSA作為免疫抗原,制備了多克隆抗體,并建立了競爭ELISA檢測方法。該方法的檢測范圍為2~1000ng/mL,10個不同添加水平的回收率在96.3%~ 107.2%之間。Feng等[23]建立了一種基于直接半抗原包被模式的間接競爭ELISA方法,用于檢測自來水和海水中BPA。該方法有別于傳統(tǒng)的方法,采用包被半抗原的模式,大大提高了檢測的靈敏度,檢測限可達0.27ng/mL,檢測范圍為2.30~157.60ng/mL,自來水和海水樣品的添加回收率為70%~142%。
2.4 光譜分析法
光譜分析法具有簡便、快捷、經(jīng)濟的特點,可用于食品及其包裝材料中雙酚A的快速檢測。Olmo等[24]建立了一種檢測水中雙酚A的一階導(dǎo)數(shù)熒光光度法。用乙醚萃取氯化鈉飽和水溶液中的BPA,然后直接用熒光光度法進行分析,方法的檢測范圍為0.5~ 10.0μg/L,檢測限為0.07μg/L。Fan等[25]基于BPA能抑制類fenton試劑和羅丹明6G的氧化還原反應(yīng),建立了檢測痕量BPA的阻抑動力學(xué)熒光法。該方法的檢測限為2.0ng/mL,線性范圍為0.024~0.4μg/mL,可用于聚碳酸酯制品、環(huán)境水等實際樣品中BPA的檢測。Lu等[26]基于BPA能顯著抑制AuCl4--HCO4-系統(tǒng)的化學(xué)發(fā)光,建立了一種檢測BPA的流動注射化學(xué)發(fā)光法。該方法具有較好的靈敏度和選擇性,可用于礦泉水瓶、嬰兒奶瓶、飲料瓶和聚碳酸酯容器中BPA的檢測。
2.5 電化學(xué)分析法
電化學(xué)分析法也可應(yīng)用于雙酚A的檢測,但靈敏度相對較低。李江等[27]采用循環(huán)伏安法和方波溶出伏安法研究了BPA在Na-MMT-CMC/GCE修飾電極上的電化學(xué)行為,并建立了一種檢測BPA的電化學(xué)方法。最優(yōu)條件下,BPA濃度在6.0~80μmol/L范圍內(nèi)與峰電流呈良好的線性關(guān)系,檢出限為0.24μmol/L。Yin等[28]利用鈷酞菁修飾的碳糊電極建立一種簡便、靈敏的檢測塑料制品中BPA的電化學(xué)方法。采用循環(huán)伏安法、計時庫侖法、微分脈沖伏安法、線性掃描伏安法和定電位庫侖分析法,探討了BPA的電化學(xué)行為。在最優(yōu)條件下,檢測限達到1.0×10-8mol/L。Yin等[29]還探討了BPA在層狀雙氫氧化物鎂鋁修飾的玻璃碳電極上電化學(xué)行為。采用循環(huán)伏安法,在最優(yōu)條件下,檢測范圍為1×10-8~1.05×10-6mol/L,檢測限為5.0× 10-9mol/L。研制的電極可重復(fù)使用,穩(wěn)定性好,抗干擾能力強,可用于塑料制品中BPA的檢測。
2.6 傳感器法
隨著食品安全快速檢測技術(shù)向著簡便、靈敏、經(jīng)濟、高通量的方向發(fā)展,傳感器法成為最有潛力的食品安全檢測技術(shù)。傳感器的應(yīng)用主要是基于檢測物的識別機制和信號的轉(zhuǎn)換機制,根據(jù)兩者的差異,目前傳感器法一般可以分為免疫傳感器法、熒光光學(xué)傳感器法、電化學(xué)傳感器法、酶傳感器法、細胞傳感器法等。
免疫傳感器是目前比較成功的傳感器,具有快速、靈敏的特點。Rodriguez-Mozaz等[30]開發(fā)了一種簡便、快速、靈敏的檢測水中BPA的免疫傳感器RIANA,可用于各種水質(zhì)中BPA的檢測,檢測時間只需15min,檢測靈敏度達到0.014μg/L,是現(xiàn)有報道中最為靈敏的傳感器。Marchesini等[31]利用雙酚酸制備了多克隆抗體和單克隆抗體,選擇親和力最高的單克隆抗體直接固定化于傳感器芯片表面以組裝傳感器,其中,使用單抗12建立的直接分析法靈敏度可達0.4μg/L。Rahman等[32]基于阻抗測量原理研制了BPA的無標(biāo)記免疫傳感器。同樣,采用BPA的結(jié)構(gòu)類似物雙酚酸偶聯(lián)BSA作為抗原制備了抗BPA多克隆抗體,并固定化于傳感器表面。當(dāng)樣品中BPA與抗體在傳感器表面相互作用時,可引起微小的質(zhì)量和阻抗變化,從而實現(xiàn)對BPA的靈敏檢測。該方法對雙酚A的檢出限為(0.3±0.07)ng/mL,線性范圍為1~100ng/mL。
由于雙酚A存在廣泛及其具有潛在危害性,一直以來都是人們關(guān)注的焦點。經(jīng)過幾番論證,目前很多歐美國家都已紛紛禁止其在食品及食品包裝材料,特別是嬰兒奶瓶中使用。但對其安全評估的研究仍然不足,有待進一步全面開展風(fēng)險分析,以指導(dǎo)雙酚A制品的合理使用和監(jiān)管。另外,建立完善的檢測技術(shù)平臺是必要和關(guān)鍵的監(jiān)控手段。目前已有的檢測方法各有其特點,液相色譜法和氣相色譜法仍然是比較靈敏、準(zhǔn)確的檢測方法,但儀器分析成本高,分析時間較長,不易開展高通量、現(xiàn)場檢測。光譜分析法和電化學(xué)分析法易于開發(fā)成便攜式檢測箱,但干擾大、靈敏度不高仍然是其限制因素。免疫分析法屬于快速檢測方法,雖然研發(fā)時間較長,但具有快速、靈敏、現(xiàn)場檢測的優(yōu)勢。傳感器法在光譜分析法、電化學(xué)分析法和免疫分析法等的基礎(chǔ)開發(fā)成功,具有集成化、高通量、靈敏、簡便的特點,特別是免疫傳感器法是目前研發(fā)比較成功的一種快速檢測方法。盡管目前雙酚A快速檢測方法的基礎(chǔ)研究很多,但還鮮有成功的產(chǎn)品投放市場。在雙酚A危害性成為公眾關(guān)注焦點的背景下,快速、靈敏、高通量、現(xiàn)場檢測產(chǎn)品將成為最迫切的需要,加快此類產(chǎn)品的研發(fā),特別是上述免疫傳感器的研發(fā)具有現(xiàn)實的意義。
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Research development of determination of bisphenol A in foodstuffs and its packing materials
XIE Gui-mian,YANG Pei-xin,LI Hai-bin,SHA Chu-wen,LI Jiang-xia,LIU Bi-yun
(Jieyang Vocational and Technical College,Jieyang 522000,China)
Bisphenol A(BPA)is one of the highest volume chemical materials in the world which people use or touch almost everyday.The estrogenic properties of BPA have raised concerns about its possible effect on human health.The harmfulness of BPA in foodstuffs and packing materials is controversially discussed in particular.The present situation of the residue of BPA and the research development of determination of BPA in foodstuffs and packing materials were summarized in this article.And the application of methods in determination of BPA,such as liquid chromatography,gas chromatography,immunoassay,spectrum analysis,electrochemical analysis,and sensor analysis,was putted emphasis on discussing.Then the development of the determination methods was viewed.
bisphenol A;determination;review
TS201.2
A
1002-0306(2012)14-0388-04
2011-02-11
謝桂勉(1982-),男,碩士研究生,研究方向:食品質(zhì)量與安全。
揭陽市科技計劃項目(201126)。